JP2001230242A - Plasma cvd device and its gas supply nozzle - Google Patents

Plasma cvd device and its gas supply nozzle

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JP2001230242A
JP2001230242A JP2000040689A JP2000040689A JP2001230242A JP 2001230242 A JP2001230242 A JP 2001230242A JP 2000040689 A JP2000040689 A JP 2000040689A JP 2000040689 A JP2000040689 A JP 2000040689A JP 2001230242 A JP2001230242 A JP 2001230242A
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Japan
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gas
tube
supply nozzle
gas supply
plasma cvd
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Application number
JP2000040689A
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Japanese (ja)
Inventor
Masakazu Hoshino
正和 星野
Takeshi Miya
豪 宮
Masayuki Hachitani
昌幸 蜂谷
Katsumi Oyama
勝美 大山
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a gas supply nozzle generating less foreign matter when forming a film. SOLUTION: The gas supply nozzle 9 for introducing a film forming gas has an outer tube 23 and an inner tube 30. The tubes 23 and 30 have flanges at one ends. A plate 26 having low thermal conductivity is sandwiched between the flanges of the tubes 23 and 30, and the tubes 23, 30 and the plate 26 are mounted at the flange at a lower chamber 3 by bolts 27. Even when the tube 23 becomes a high temperature by colliding ions or the like to the outer surface of the tube 23 by sandwiching the plate 26, a temperature rise of the tube 30 can be prevented. An Ar gas flows to an air gap between the tubes 30 and 23, a pressure of the gap shows a low level from several value to 1,000 Pa, and the temperature rise of the tube 30 due to the thermal conduction is suppressed. As a result, since a temperature rise of SiH4 flowing in the tube 30 is low, and hence a reaction by-product due to the thermally decomposing reaction is not deposited in the tube 30.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマCVD
(chemical vapor depositio
n)装置に係わり、特に、マイクロ波プラズマおよびR
F(radio frequency)プラズマを用い
て成膜し、反応室内の壁面堆積物を除去するクリーニン
グ機能を備えた高密度プラズマCVD装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a plasma CVD.
(Chemical vapor deposition
n) devices, especially microwave plasma and R
The present invention relates to a high-density plasma CVD apparatus having a cleaning function of forming a film using F (radio frequency) plasma and removing wall deposits in a reaction chamber.

【0002】[0002]

【従来の技術】プラズマCVD装置は、シリコンウエハ
やその他の基板に薄膜を成長させるために用いられる。
このプラズマCVD装置を用いてシリコンウエハ等の基
板表面に薄膜を成長させる過程において、薄膜は基板以
外の反応室の内壁面やガスノズルの内外壁面にも成長す
る。この薄膜は、膜の種類(SiO2 Si34 pol
y−Siなど)により異なるが、一定の厚さ(数〜数十
μm)まで堆積すると、膜自身の内部応力により膜に亀
裂が発生して壁面より剥離する。
2. Description of the Related Art A plasma CVD apparatus is used for growing a thin film on a silicon wafer or another substrate.
In the process of growing a thin film on the surface of a substrate such as a silicon wafer using this plasma CVD apparatus, the thin film also grows on the inner wall surface of the reaction chamber other than the substrate and the inner and outer wall surfaces of the gas nozzle. This thin film is made of a type of film (SiO 2 , Si 3 N 4 , pol
Although it varies depending on y-Si or the like, when the film is deposited to a certain thickness (several to several tens of μm), the film is cracked due to internal stress of the film itself and peels off from the wall surface.

【0003】この剥離の程度は、膜が堆積する壁面形
状、表面処理や材質により大きく異なる。この様な現象
で発生した剥離物がウエハ表面に付着すると異物とな
り、半導体回路の断線や短絡を引き起こし、製造不良の
大きな原因となる。
[0003] The degree of the peeling greatly varies depending on the shape of the wall surface on which the film is deposited, the surface treatment, and the material. When the peeled matter generated by such a phenomenon adheres to the wafer surface, it becomes a foreign substance, causing disconnection or short circuit of the semiconductor circuit, which is a major cause of manufacturing defects.

【0004】このように、半導体製造装置で発生する異
物(パーティクル)は、歩留まりや装置稼働率を低下さ
せる大きな要因となっている。
As described above, foreign matter (particles) generated in a semiconductor manufacturing apparatus is a major factor that lowers the yield and the operating rate of the apparatus.

【0005】従って、このように、剥離物がウエハ表面
に付着するという現象が起こる前に、反応室内壁面及び
ガスノズルの内外壁面に堆積した堆積膜を除去しなけれ
ばならない。
[0005] Therefore, before the phenomenon that the peeled material adheres to the wafer surface occurs, the deposited film deposited on the inner wall surface of the reaction chamber and the inner and outer wall surfaces of the gas nozzle must be removed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば、絶
縁性の酸化膜(SiO2)を形成するプラズマCVD装
置では、基板上の膜厚の均一性を確保するために、原料
ガスのSiH4ガスを複数本の管状のガスノズルで反応
室内に導入する構造になっている。
By the way, for example, in a plasma CVD apparatus for forming an insulating oxide film (SiO 2 ), in order to ensure uniformity of the film thickness on the substrate, a source gas of SiH 4 gas is used. Is introduced into the reaction chamber by a plurality of tubular gas nozzles.

【0007】この様な構造では、ガスノズル表面に多数
のイオンや電子が衝突するために、ガスノズル温度が上
昇する。この温度上昇したノズル内を反応性の高いSi
4ガス等が流れるとガス温度が上昇し、ノズル内で熱
分解反応を起こし、ポリシリコン(Poly−Si)等
の反応副生成物が生成されノズル内壁面に堆積する。
In such a structure, a large number of ions and electrons collide with the gas nozzle surface, so that the gas nozzle temperature rises. The highly reactive Si
When H 4 gas or the like flows, the gas temperature rises, causing a thermal decomposition reaction in the nozzle, and a reaction by-product such as polysilicon (Poly-Si) is generated and deposited on the inner wall surface of the nozzle.

【0008】このノズル内壁面の堆積物が剥離してウエ
ハ表面に付着することがある。これを防止するために
は、定期的にNF3ガスなどを用いたドライクリーニン
グによりノズル内に堆積した反応副生成物を除去しなけ
ればならない。そのために、装置のスループットが低下
するという問題がある。
The deposit on the inner wall surface of the nozzle may peel off and adhere to the wafer surface. In order to prevent this, the reaction by-products accumulated in the nozzles must be periodically removed by dry cleaning using NF 3 gas or the like. For this reason, there is a problem that the throughput of the device is reduced.

【0009】ガスノズルからの異物の低減に関する公知
例としては、特開平11−87249号公報が挙げられ
る。この公知例では、上面が閉じた円筒状のガスノズル
側面に付着した反応生成物が剥離してウエハに付着する
事を防止するために、ガスノズル側面のガス噴出口を突
き出させて、ノズルからの剥離異物をこの部分で受け止
めるものである。
As a known example related to the reduction of foreign matter from a gas nozzle, there is Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-87249. In this known example, in order to prevent a reaction product attached to the side of a cylindrical gas nozzle having a closed upper surface from peeling and attaching to a wafer, a gas ejection port on the side of the gas nozzle is protruded to separate from the nozzle. Foreign matter is received at this part.

【0010】しかしながら、この公知例による方法で
は、一旦、受け止めた異物が落下してウエハに付着する
と言う問題がある。
However, the method according to the known example has a problem that the foreign matter once received falls and adheres to the wafer.

【0011】したがって、依然として、反応性ガスがガ
スノズル内を流れる間に加熱されて、熱分解反応を起こ
し反応副生成物がノズル内に堆積し、この堆積物が剥れ
落ちて異物になると言う問題があった。
Therefore, there is still a problem that the reactive gas is heated while flowing through the gas nozzle to cause a thermal decomposition reaction, a reaction by-product is deposited in the nozzle, and this deposit is peeled off to become a foreign substance. was there.

【0012】本発明は、上記問題点を回避すべくなされ
たもので、その目的は、成膜時に異物が発生しにくい、
ガス供給ノズル及びそれを用いた稼働率の高いプラズマ
CVD装置を実現することである。
The present invention has been made in order to avoid the above problems, and an object of the present invention is to prevent foreign matter from being generated during film formation.
An object of the present invention is to realize a gas supply nozzle and a plasma CVD apparatus having a high operation rate using the same.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は次のように構成される。 (1)反応室内にガスを導入して、マイクロ波プラズマ
及びRFプラズマを発生させ、基板電極に設置したウエ
ハなどに薄膜を成膜するプラズマCVD装置において、
筒状の内管と外管とから成る2重管構造のガス供給ノズ
ルから反応室内に成膜ガスを導入する。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. (1) In a plasma CVD apparatus for introducing a gas into a reaction chamber to generate microwave plasma and RF plasma, and forming a thin film on a wafer or the like installed on a substrate electrode,
A film forming gas is introduced into a reaction chamber from a gas supply nozzle having a double pipe structure including a cylindrical inner pipe and an outer pipe.

【0014】(2)好ましくは、上記(1)において、
2重管構造のガス供給ノズルの内管に上記成膜ガスのう
ち、反応性ガスを流し、外管に上記反応性ガス以外のそ
の他の成膜ガスを流す。
(2) Preferably, in the above (1),
The reactive gas of the above-mentioned film forming gas is caused to flow through the inner tube of the gas supply nozzle having a double tube structure, and another film forming gas other than the reactive gas is caused to flow through the outer tube.

【0015】(3)また、好ましくは、上記(2)にお
いて、2重管構造のガス供給ノズルの外管のガス流出口
よりも内管のガス流出口が凹んでいる。
(3) Preferably, in (2) above, the gas outlet of the inner tube is recessed from the gas outlet of the outer tube of the gas supply nozzle having the double tube structure.

【0016】(4)反応室内にガスを導入して、マイク
ロ波プラズマ及びRFプラズマを発生させ、基板電極に
設置したウエハなどに薄膜を成膜するプラズマCVD装
置のガス供給ノズルにおいて、管状ノズルの外側に微小
隙間を形成する様に被覆管を被せると共に熱が逃げ易い
ように反応室壁面と接続する。
(4) A gas supply nozzle of a plasma CVD apparatus for introducing a gas into a reaction chamber to generate microwave plasma and RF plasma to form a thin film on a wafer or the like provided on a substrate electrode. The cladding tube is covered so as to form a minute gap on the outside, and is connected to the reaction chamber wall surface so that heat can easily escape.

【0017】(5)また、好ましくは、上記(4)にお
いて、上記被覆管は、Al、AlN等の熱伝導率の高い
材質の被覆管である。
(5) Preferably, in the above (4), the cladding tube is a cladding tube made of a material having a high thermal conductivity such as Al and AlN.

【0018】(6)また、好ましくは、上記(4)、
(5)において、管状ノズルのガス出口側に絞りを設け
る。
(6) Preferably, the above (4),
In (5), a throttle is provided on the gas outlet side of the tubular nozzle.

【0019】(7)ゲート電極配線のポリシリコン膜、
リンドープポリシリコン膜、層間絶縁のための酸化膜や
リンガラス膜、キャパシタ絶縁用のSi34膜のうち少
なくとも一つの膜を備えた半導体素子において、上記膜
の少なくとも一つが、上記(1)から(3)のプラズマ
CVD装置を用いて成膜される。
(7) a polysilicon film for the gate electrode wiring,
In a semiconductor device provided with at least one of a phosphorus-doped polysilicon film, an oxide film or a phosphorus glass film for interlayer insulation, and a Si 3 N 4 film for capacitor insulation, at least one of the above-mentioned films is (1) The film is formed using the plasma CVD apparatus of (3) to (3).

【0020】(8)反応室内にガスを導入して、マイク
ロ波プラズマ及びRFプラズマを発生させ、基板電極に
設置したウエハなどに薄膜を成膜するプラズマCVD装
置のガス供給ノズルにおいて、筒状の内管と外管とから
成る2重管構造を有する。
(8) A gas is introduced into the reaction chamber to generate microwave plasma and RF plasma, and a gas supply nozzle of a plasma CVD apparatus for forming a thin film on a wafer or the like provided on a substrate electrode is used to form a cylindrical gas. It has a double pipe structure consisting of an inner pipe and an outer pipe.

【0021】(9)好ましくは、上記(8)において、
2重管構造のガスノズルの外管のガス流出口よりも内管
のガス流出口が凹んでいる。
(9) Preferably, in the above (8),
The gas outlet of the inner pipe is recessed from the gas outlet of the outer pipe of the gas nozzle having the double pipe structure.

【0022】(10)また、好ましくは、上記(1)、
(2)、(3)において、上記ガス供給ノズルの材質
は、Al23である。
(10) Preferably, the above (1),
In (2) and (3), the material of the gas supply nozzle is Al 2 O 3 .

【0023】成膜ガスを複数本の筒状の内管と外管とか
ら成る2重管構造のガス供給ノズルを用いて反応室内に
導入することにより、イオン衝撃等による内管の温度上
昇を抑制する。
The temperature of the inner tube is increased by ion bombardment or the like by introducing the film forming gas into the reaction chamber by using a gas supply nozzle having a double tube structure comprising a plurality of cylindrical inner tubes and outer tubes. Suppress.

【0024】2重管構造のガス供給ノズルの内管にSi
4等の反応性ガスを、外管にAr、O2等のガス(反応
性ガス以外の成膜ガス)を流すことにより、イオン衝撃
等による内管の温度上昇を抑制する。
The inner pipe of the gas supply nozzle having a double pipe structure has Si
By flowing a reactive gas such as H 4 or a gas such as Ar or O 2 (a deposition gas other than the reactive gas) into the outer tube, a rise in the temperature of the inner tube due to ion bombardment or the like is suppressed.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。 (第1の実施形態)本発明の第1の実施形態のプラズマ
CVD装置を、図1から図4を用いて説明する。図1及
び図3は、反応室1の縦断面の形状を示した縦断面図、
図2はこの第1の実施形態における処理の流れを示す説
明図、図4はこの第1の実施形態におけるガスノズル部
の詳細構造図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) A plasma CVD apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 3 are longitudinal sectional views showing the shape of the longitudinal section of the reaction chamber 1,
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a flow of processing in the first embodiment, and FIG. 4 is a detailed structural diagram of a gas nozzle unit in the first embodiment.

【0026】装置の全体構成を図1を用いて説明する。The overall configuration of the apparatus will be described with reference to FIG.

【0027】反応室1は、Al合金製の上チャンバ2
と、下チャンバ3とにより形成され、上チャンバ2と下
チャンバ3とは絶縁材6により互いに絶縁されている。
上チャンバ2にはO2等の成膜用ガスを導入するための
アルミナ(Al23)製等のガスノズル4が複数本設置
されているとともに、μ波を導入するためのμ波導入窓
5(石英製等)が数箇所設けられている。
The reaction chamber 1 includes an upper chamber 2 made of an Al alloy.
And the lower chamber 3. The upper chamber 2 and the lower chamber 3 are insulated from each other by an insulating material 6.
The upper chamber 2 is provided with a plurality of gas nozzles 4 made of alumina (Al 2 O 3 ) or the like for introducing a film-forming gas such as O 2, and a microwave introduction window for introducing a microwave. 5 (made of quartz, etc.) are provided at several places.

【0028】このμ波導入窓5にμ波を導くための導波
管18が接続されている。そして、導波管18の先には
μ波を生成するためのμ波発振器19(周波数2.45
GHz)、μ波電源21が取り付けられている。
A waveguide 18 for guiding a microwave is connected to the microwave introduction window 5. Further, a μ-wave oscillator 19 (frequency 2.45) for generating a μ-wave is provided at the end of the waveguide 18.
GHz), and a microwave power supply 21 is attached.

【0029】さらに、上チャンバ2の壁面にはRFパワ
ーが印加できる様に、マッチングボックス7とRF電源
8(周波数13.56MHz)が接続されている。ま
た、上チャンバ2の外表面には、μ波導入窓5の出口近
傍にECR(電子サイクロトロン共鳴)領域を形成して
電子密度を上げ、イオン、ラジカルの生成を促し、高密
度なプラズマを生成するためと反応室1に生成されたプ
ラズマを閉じ込めるためのカスプ磁場形成用の永久磁石
20が複数個配置してある。
Further, a matching box 7 and an RF power supply 8 (frequency 13.56 MHz) are connected to the wall surface of the upper chamber 2 so that RF power can be applied. An ECR (Electron Cyclotron Resonance) region is formed on the outer surface of the upper chamber 2 near the exit of the microwave introduction window 5 to increase electron density, promote generation of ions and radicals, and generate high density plasma. A plurality of permanent magnets 20 for forming a cusp magnetic field are provided for performing the operation and confining the plasma generated in the reaction chamber 1.

【0030】また、下チャンバ3にはSiH4、Ar等
の成膜ガスを導入するためのアルミナ(Al23)製等
のガスノズル9が周方向に複数本設けられ、下部にはタ
ーボ分子ポンプ10が取り付けられている。そして、タ
ーボ分子ポンプ10の先には、容積型等の粗引き真空ポ
ンプ11とガス処理装置12が接続されている。また、
下チャンバ3はアースされている。
A plurality of gas nozzles 9 made of alumina (Al 2 O 3 ) or the like for introducing a film forming gas such as SiH 4 or Ar are provided in the lower chamber 3 in the circumferential direction. A pump 10 is mounted. Further, a roughing vacuum pump 11 such as a positive displacement pump and a gas processing device 12 are connected to the tip of the turbo molecular pump 10. Also,
The lower chamber 3 is grounded.

【0031】反応室1内には、成膜処理用のウエハ13
を吸着するための静電吸着装置14を組み込んだ基板電
極15が設置されている。基板電極15には、RFパワ
ーが印加できる様に、マッチングボックス16とRF電
源17が接続されている。
In the reaction chamber 1, a wafer 13 for a film forming process is provided.
A substrate electrode 15 incorporating an electrostatic attraction device 14 for adsorbing is installed. A matching box 16 and an RF power supply 17 are connected to the substrate electrode 15 so that RF power can be applied.

【0032】ウエハ13はプラズマからの入熱だけでな
くイオンの入射、および反応熱などにより加熱される。
ウエハ13の温度は膜質、成膜レートなどに大きな影響
があるのでウエハ13の温度制御が必要である。この制
御をウエハ13と静電吸着装置14との空隙部に流すヘ
リウム(He)ガスの圧力で行う構造となっている。
The wafer 13 is heated not only by the heat input from the plasma but also by the incidence of ions and the heat of reaction.
Since the temperature of the wafer 13 has a great influence on the film quality, the film formation rate, etc., it is necessary to control the temperature of the wafer 13. This control is performed by the pressure of the helium (He) gas flowing in the gap between the wafer 13 and the electrostatic chuck 14.

【0033】次に、本発明の第1の実施形態のガスノズ
ル9の詳細構造を図4を用いて説明する。ガス供給ノズ
ル9は、外管23と内管30とを有し、外管23及び内
管30は、それぞれ一方端にフランジを有し、外管23
のフランジと内管30のフランジとの間に熱伝導度の低
いSiO2等のプレート26を挟み込んで、これら外管
23、内管30、プレート26が、複数本のボルト27
によりフランジ部分で下チャンバ3に大気側から取り付
けてある。プレート26を挟み込むことにより、外管2
3の外表面にイオン等が衝突して、外管23が高温にな
った場合においても内管30の温度上昇を防止できる。
Next, the detailed structure of the gas nozzle 9 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The gas supply nozzle 9 has an outer tube 23 and an inner tube 30. The outer tube 23 and the inner tube 30 each have a flange at one end, and the outer tube 23
A plate 26 of low thermal conductivity such as SiO 2 is sandwiched between the flange of the inner tube 30 and the flange of the inner tube 30, and the outer tube 23, the inner tube 30, and the plate 26
Is attached to the lower chamber 3 at the flange portion from the atmosphere side. By sandwiching the plate 26, the outer tube 2
Even when ions or the like collide with the outer surface of the outer tube 3 and the outer tube 23 becomes hot, the temperature of the inner tube 30 can be prevented from rising.

【0034】また、外管23、内管30及び下チャンバ
3に設けたオーリング溝25にオーリング24が挿入し
てある。これにより、反応室側と大気側、ガス導入管2
8とガス導入管29から導入するガスが混合しない様に
してある。なお、ガス導入管28は、内管30と外管2
8との間にガス(成膜ガスのうち、反応性ガス以外のそ
の他の成膜ガスであるArガス)を導入するためのもの
であり、ガス導入管29は、内管30にガス(成膜ガス
のうち、反応性ガスSiH4)を導入するためのもので
ある。
An O-ring 24 is inserted into an O-ring groove 25 provided in the outer tube 23, the inner tube 30, and the lower chamber 3. Thereby, the reaction chamber side and the atmosphere side, the gas introduction pipe 2
8 and the gas introduced from the gas introduction pipe 29 are not mixed. In addition, the gas introduction pipe 28 includes the inner pipe 30 and the outer pipe 2.
8 for introducing a gas (Ar gas, which is another film forming gas other than the reactive gas among the film forming gases). This is for introducing a reactive gas SiH 4 ) among the film gases.

【0035】図2は、この第1の実施形態におけるプラ
ズマCVD装置での処理の流れを示す説明図である。図
2に示すように、処理は複数回のウエハ成膜処理後→ク
リーニング→プリコート→成膜→クリーニングと順次繰
り返す。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the flow of processing in the plasma CVD apparatus according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the processing is sequentially repeated after a plurality of wafer film forming processes → cleaning → precoat → film forming → cleaning.

【0036】複数回の成膜処理を繰返すと、次第に、反
応室1の内壁面や基板電極15の表面に反応副生成物に
よる膜が堆積する。この堆積物が、一定の厚さを超える
と、膜自身の内部応力により堆積膜に亀裂が発生し、最
悪の場合には、これが壁面から剥離して、ウエハ13表
面に付着し、半導体素子配線の短絡や断線を引き起こし
て、製造不良になり、生産効率を低下させる。
When the film forming process is repeated a plurality of times, a film of a reaction by-product is gradually deposited on the inner wall surface of the reaction chamber 1 and the surface of the substrate electrode 15. When the deposit exceeds a certain thickness, a crack is generated in the deposited film due to the internal stress of the film itself. In the worst case, the crack is peeled off from the wall surface and adheres to the surface of the wafer 13, and the semiconductor element wiring Causes short-circuiting or disconnection, resulting in defective manufacturing and lowering production efficiency.

【0037】そのため、この様な現象が発生する前に、
反応室1内の堆積膜を除去するためのクリーニングを行
い、引き続き、クリーニングによる異物多発を防止する
ためのプリコートを行う。以下、それぞれの具体的な方
法を説明する。
Therefore, before such a phenomenon occurs,
Cleaning for removing the deposited film in the reaction chamber 1 is performed, and subsequently, pre-coating for preventing the occurrence of foreign substances due to cleaning is performed. Hereinafter, each specific method will be described.

【0038】(1)成膜方法 図1と図4とを用いて上記構成装置での成膜方法につい
て説明する。先ず、搬送室(図示せず)を経由して、タ
ーボ分子ポンプ10と粗引き真空ポンプ11とにより圧
力調整された反応室1内にウエハ13を導入し、基板電
極15上に配置すると共に、静電吸着装置14に電圧を
印加する事により、静電気力でウエハ13を吸着する。
(1) Film Forming Method A film forming method using the above-described apparatus will be described with reference to FIGS. First, the wafer 13 is introduced into the reaction chamber 1 whose pressure has been adjusted by the turbo molecular pump 10 and the roughing vacuum pump 11 via the transfer chamber (not shown), and is placed on the substrate electrode 15. By applying a voltage to the electrostatic attraction device 14, the wafer 13 is attracted by electrostatic force.

【0039】この状態で、例えば、ガスノズル4から酸
素ガスを、ガスノズル9のガス導入管28からArガス
を、ガス導入管29からSiH4ガスをマスフローコン
トローラを用いて所望量だけ反応室1内に導入する。そ
して、ターボ分子ポンプ10と粗引き真空ポンプ11と
を用いて数ミリから数十Paに反応室1内の圧力を調整
する。
In this state, for example, oxygen gas is supplied from the gas nozzle 4, Ar gas is supplied from the gas introduction pipe 28 of the gas nozzle 9, and SiH 4 gas is supplied from the gas introduction pipe 29 to the reaction chamber 1 by a desired amount using a mass flow controller. Introduce. Then, the pressure in the reaction chamber 1 is adjusted from several millimeters to several tens Pa using the turbo molecular pump 10 and the roughing vacuum pump 11.

【0040】この様にして、μ波導入窓5から数百から
数Kwのμ波を導入すると、ECR領域で生成された多
量の電子がO2、Ar、SiH4をプラズマ化し、これに
より生成されたSiH4の分解物であるSiH3と酸素等
がウエハ13の表面で反応する事により、ウエハ13に
SiO2膜が堆積する。
As described above, when a few hundred to several Kw μ-waves are introduced from the μ-wave introduction window 5, a large amount of electrons generated in the ECR region turn O 2 , Ar, and SiH 4 into plasma, thereby generating The SiH 3 , which is a decomposition product of the obtained SiH 4 , reacts with oxygen or the like on the surface of the wafer 13, whereby an SiO 2 film is deposited on the wafer 13.

【0041】また、同時に、基板電極15にRF電源1
7とマッチングボックス16とを用いて、数百から数K
wのRFパワーを印加すると、ウエハ13表面とプラズ
マ間にプラズマシースが形成され、バイアス電圧(マイ
ナス数十から数千ボルト)が発生するために、導入ガス
のプラズマ化により生成されたイオン(特にAr)が電
界によりウエハ13表面に入射する。これにより、ウエ
ハ13表面に堆積されるSiO2膜が、Arイオンでス
パッタリングされる。
At the same time, the RF power source 1 is connected to the substrate electrode 15.
7 and the matching box 16 to make several hundred to several K
When an RF power of w is applied, a plasma sheath is formed between the surface of the wafer 13 and the plasma, and a bias voltage (−several tens to thousands of volts) is generated. Ar) is incident on the surface of the wafer 13 by the electric field. Thus, the SiO 2 film deposited on the surface of the wafer 13 is sputtered with Ar ions.

【0042】この様にする事により、Al配線等の段差
部にSiO2膜をボイド(空隙)なしに成膜できる。所
望の膜厚を堆積させた後、ガス導入、μ波、RFの印加
を停止した後、静電吸着装置14への印加電圧をOFF
にして、ウエハ13を反応室1外に搬出する。
By doing so, an SiO 2 film can be formed on a step portion such as an Al wiring without voids (voids). After depositing a desired film thickness, stopping the gas introduction, the application of microwaves, and the application of RF, the applied voltage to the electrostatic suction device 14 is turned off.
Then, the wafer 13 is carried out of the reaction chamber 1.

【0043】成膜中は、ガスノズル9の外管23の外表
面に多量のイオンが衝突するために、外管23の温度が
上昇する。しかし、本発明の第1の実施形態では、内管
30と外管23との空隙部にArガスが流れ、この空隙
部の圧力が数〜1000Pa程度と低いために、熱伝導
による内管30の温度上昇を抑えることができる。
During the film formation, a large amount of ions collide with the outer surface of the outer tube 23 of the gas nozzle 9, so that the temperature of the outer tube 23 rises. However, in the first embodiment of the present invention, Ar gas flows in the gap between the inner pipe 30 and the outer pipe 23, and the pressure in this gap is as low as several to 1000 Pa. Temperature rise can be suppressed.

【0044】さらに、熱伝導度の低いSiO2等のプレ
ート26が内管30と外管23の間に挟んであるので、
外管23からの直接的な熱伝導による内管30の温度上
昇が少ない。その結果、内管30内を流れるSiH4
温度上昇が少なくなるため、熱分解反応による反応副生
成物が内管30の内壁面に堆積しなくなる。
Further, since the plate 26 made of SiO 2 or the like having low thermal conductivity is sandwiched between the inner tube 30 and the outer tube 23,
The temperature rise of the inner tube 30 due to direct heat conduction from the outer tube 23 is small. As a result, the temperature rise of SiH 4 flowing in the inner tube 30 is reduced, so that reaction by-products due to the thermal decomposition reaction do not deposit on the inner wall surface of the inner tube 30.

【0045】これにより、成膜中のガスノズル9部から
の発塵を防止できるので、異物発生の少ないプラズマC
VD装置を実現出来ると言う効果がある。
As a result, dust generation from the gas nozzle 9 during film formation can be prevented.
There is an effect that a VD device can be realized.

【0046】(2)クリーニング方法 次に、図3を用いてクリーニング方法について説明す
る。先ず、搬送室(図示せず)を経由して、ターボ分子
ポンプ10と粗引き真空ポンプ11により圧力調整され
た反応室1内に静電吸着装置14の表面をプラズマから
保護するためのアルミナ製などのカバーウエハ22を導
入して基板電極15上に設置する。
(2) Cleaning Method Next, a cleaning method will be described with reference to FIG. First, via a transfer chamber (not shown), alumina is used to protect the surface of the electrostatic adsorption device 14 from plasma in the reaction chamber 1 whose pressure is adjusted by the turbo-molecular pump 10 and the roughing vacuum pump 11. The cover wafer 22 is introduced and placed on the substrate electrode 15.

【0047】この様にして、ガスノズル4からNF3
スをマスフローコントローラを用いて所望量だけ反応室
1内に導入し、ターボ分子ポンプ10と粗引き真空ポン
プ11とを用いて数から数千Paに反応室1内の圧力を
調整すると共に、上チャンバ2にRF電源8及びマッチ
ングボックス7を用いて数百から数KwのRFパワーを
印加する。
In this way, a desired amount of NF 3 gas is introduced from the gas nozzle 4 into the reaction chamber 1 by using a mass flow controller, and several to several thousand Pa is applied by using a turbo molecular pump 10 and a roughing vacuum pump 11. In addition to adjusting the pressure in the reaction chamber 1, the RF power of several hundreds to several kW is applied to the upper chamber 2 using the RF power supply 8 and the matching box 7.

【0048】これにより、反応室1内にNF3プラズマ
を生成する。NF3ガスの分解で生成したFラジカル、
FイオンがSiO2膜のSiと反応し、SiF4などのガ
スとなって排出される事により壁面の堆積膜をクリーニ
ング(エッチング)する。
As a result, NF 3 plasma is generated in the reaction chamber 1. F radical generated by decomposition of NF 3 gas,
The F ions react with Si of the SiO 2 film and are discharged as a gas such as SiF 4 to clean (etch) the deposited film on the wall surface.

【0049】(3)プリコート方法 上記の様にして反応室1壁面に堆積した反応副生成物を
除去している。この際、反応副生成物の堆積分布とクリ
ーニングによる堆積膜のエッチング分布とが異なるた
め、反応室壁面の堆積物を全面除去すると、初期段階で
膜が除去された部分では、壁面自体がエッチングされる
いわゆるオーバエッチングが発生する。
(3) Pre-coating method The reaction by-product deposited on the wall surface of the reaction chamber 1 as described above is removed. At this time, since the deposition distribution of the reaction by-product is different from the etching distribution of the deposited film by the cleaning, if the entire deposit on the wall of the reaction chamber is removed, the wall itself is etched in the portion where the film was removed in the initial stage. That is, over-etching occurs.

【0050】そのため、クリーニング終了直後の成膜で
は、反応室1内壁面が粗面で、内壁面にクリーニングに
よる反応生成物やガス吸着が残るため、膜剥れ等による
異物が多発する。
Therefore, in the film formation immediately after the completion of the cleaning, the reaction chamber 1 has a rough inner wall surface, and a reaction product or gas adsorption by the cleaning remains on the inner wall surface.

【0051】また、クリーニング直後は導電性の壁面が
露出するために、プラズマにより生成された多量の電子
が反応室1の壁面の絶縁膜に蓄積されると導電性の壁面
と絶縁膜との間の電位差により堆積膜が絶縁破壊して異
物が多発する。
Further, since the conductive wall surface is exposed immediately after the cleaning, a large amount of electrons generated by the plasma are accumulated in the insulating film on the wall surface of the reaction chamber 1 and the gap between the conductive wall surface and the insulating film becomes large. The dielectric breakdown of the deposited film is caused by the potential difference, and foreign matter frequently occurs.

【0052】これらの事を防止するために、クリーニン
グ直後に反応室1内壁面にプリコートする。図1を用い
てプリコート方法について説明する。先ず、搬送室(図
示せず)を経由して、ターボ分子ポンプ10と粗引き真
空ポンプ11とにより圧力調整された反応室1内にウエ
ハ13を導入し、基板電極15上に設置すると共に、静
電吸着装置14に電圧を印加する事により、静電気力で
ウエハ13を吸着する。
To prevent these problems, the inner wall surface of the reaction chamber 1 is pre-coated immediately after cleaning. The precoating method will be described with reference to FIG. First, the wafer 13 is introduced into the reaction chamber 1 whose pressure has been adjusted by the turbo molecular pump 10 and the roughing vacuum pump 11 via the transfer chamber (not shown), and is placed on the substrate electrode 15. By applying a voltage to the electrostatic attraction device 14, the wafer 13 is attracted by electrostatic force.

【0053】この状態で、例えば、ガスノズル4から酸
素ガスを、ガスノズル9からArとSiH4ガスをマス
フローコントローラを用いて所望量反応室1内に導入
し、ターボ分子ポンプ10と粗引き真空ポンプ11を用
いて数ミリから数十Paに反応室1内の圧力を調整す
る。
In this state, for example, oxygen gas from the gas nozzle 4 and Ar and SiH 4 gas from the gas nozzle 9 are introduced into the reaction chamber 1 in desired amounts by using a mass flow controller, and a turbo molecular pump 10 and a roughing vacuum pump 11 are introduced. Is used to adjust the pressure in the reaction chamber 1 to several millimeters to several tens Pa.

【0054】この様にして、μ波導入窓5から数百から
数Kwのμ波を導入すると、ECR領域で生成された多
数の電子がO2、Ar、SiH4をプラズマ化し、これに
より生成されたSiH4の分解物であるSiH3と酸素等
が反応する事により、反応室1内壁面にSiO2膜を堆
積させる。所望の膜厚を堆積させた後、ガス導入、μ波
の印加を停止した後、静電吸着装置14の印加電圧をO
FFにして、反応室1外に搬出する。
In this way, when a μ-wave of several hundreds to several kW is introduced from the μ-wave introduction window 5, a large number of electrons generated in the ECR region turn O 2 , Ar, and SiH 4 into plasma, thereby generating By reacting SiH 3 , which is a decomposition product of the SiH 4 , with oxygen and the like, an SiO 2 film is deposited on the inner wall surface of the reaction chamber 1. After the desired film thickness is deposited, the gas introduction and the application of the microwave are stopped, and the voltage applied to the electrostatic attraction device 14 is reduced to O.
The FF is carried out of the reaction chamber 1.

【0055】このプリコートにおいても、成膜時と同様
にガスノズル9部からの発塵を防止できるので、異物発
生の少ないプラズマCVD装置を実現出来るという効果
がある。
Also in this precoating, since dust generation from the gas nozzle 9 can be prevented as in the case of film formation, there is an effect that a plasma CVD apparatus with less generation of foreign substances can be realized.

【0056】つまり、本発明の第1の実施形態によれ
ば、成膜時に異物が発生しにくい、ガス供給ノズル及び
それを用いた稼働率の高いプラズマCVD装置を実現す
ることができる。
That is, according to the first embodiment of the present invention, it is possible to realize a gas supply nozzle and a plasma CVD apparatus having a high operation rate using the gas supply nozzle, which hardly generate foreign matter during film formation.

【0057】(第2の実施形態)本発明の第2の実施形
態のガスノズル9の構造を図5を用いて説明する。図5
はガスノズル9のチャンバ3への取り付け構造を示す断
面図である。この第2の実施形態の基本構造は、第1の
実施形態である図4に示したガスノズル9と同じであ
る。第1の実施形態と第2の実施形態との相違箇所は、
内管30のガス出口(先端)が、内管23のガス出口よ
りも凹んでいることである。
(Second Embodiment) The structure of a gas nozzle 9 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a structure for attaching the gas nozzle 9 to the chamber 3. The basic structure of the second embodiment is the same as the gas nozzle 9 of the first embodiment shown in FIG. The differences between the first embodiment and the second embodiment are as follows.
The gas outlet (tip) of the inner tube 30 is recessed from the gas outlet of the inner tube 23.

【0058】この構造で、ガスノズル9のガス導入管2
8からArガスを、ガス導入管29からSiH4ガスを
マスフローコントローラを用いて所望量反応室1内に導
入し成膜する。成膜中は、ガスノズル9の外管23の外
表面に多量のイオンが衝突するために、外管23の温度
が上昇する。
With this structure, the gas introduction pipe 2 of the gas nozzle 9
Ar gas is introduced into the reaction chamber 1 through the gas introduction pipe 29, and SiH 4 gas is introduced into the reaction chamber 1 from the gas introduction pipe 29 using a mass flow controller. During the film formation, a large amount of ions collide with the outer surface of the outer tube 23 of the gas nozzle 9, so that the temperature of the outer tube 23 rises.

【0059】しかし、本発明の第2の実施形態では、内
管30と外管23との空隙部にArガスが流れること、
また、この空隙部の圧力が数〜1000Pa程度と低い
ために、熱伝導による内管30の温度上昇を抑えること
ができる。また、熱伝導度の低いSiO2等のプレート
26が内管30と外管23との間に挟んであるので、外
管23からの直接的な熱伝導による内管30の温度上昇
が少ない。
However, in the second embodiment of the present invention, Ar gas flows through the gap between the inner pipe 30 and the outer pipe 23;
Further, since the pressure in the gap is as low as about several Pa to 1000 Pa, it is possible to suppress a rise in the temperature of the inner tube 30 due to heat conduction. Further, since the plate 26 made of SiO 2 or the like having low thermal conductivity is sandwiched between the inner tube 30 and the outer tube 23, the temperature rise of the inner tube 30 due to direct heat conduction from the outer tube 23 is small.

【0060】その結果、内管30内を流れるSiH4
温度上昇が少なくなるため、熱分解反応による反応副生
成物が内管30の内壁面に堆積しなくなる。
As a result, the temperature rise of SiH 4 flowing in the inner tube 30 is reduced, so that by-products of the thermal decomposition reaction do not accumulate on the inner wall surface of the inner tube 30.

【0061】さらに、内管30のガス出口(先端)が、
内管23のガス出口よりも凹んでいる(数mm程度)た
めに、ArガスがSiH4ガスを包み込む様な状態で、
反応室1内に供給される。
Further, the gas outlet (tip) of the inner tube 30 is
Since the gas is recessed (about several mm) from the gas outlet of the inner tube 23, the Ar gas wraps around the SiH 4 gas.
It is supplied into the reaction chamber 1.

【0062】その結果、内管30及び外管23の内壁面
だけではなく、内管30の出口近傍表面への反応副生成
物の堆積も防止できる。これらのことにより、成膜中の
ガスノズル9部からの発塵を防止できるので、異物発生
の少ないガス供給ノズル及びそれを用いたプラズマCV
D装置を実現出来るという効果がある。
As a result, it is possible to prevent the accumulation of reaction by-products not only on the inner wall surfaces of the inner tube 30 and the outer tube 23 but also on the surface near the outlet of the inner tube 30. Because of these, dust generation from the gas nozzle 9 during film formation can be prevented, so that a gas supply nozzle with less generation of foreign matter and a plasma CV using the same are provided.
There is an effect that the D device can be realized.

【0063】このガスノズル9を用いたプラズマCVD
装置での成膜方法、プリコート方法、全体の処理の流れ
は第1実施形態と同様である。つまり、プラズマCVD
装置の構成は、第1の実施形態と同様である。
Plasma CVD using this gas nozzle 9
The film forming method, pre-coating method, and overall processing flow in the apparatus are the same as in the first embodiment. That is, plasma CVD
The configuration of the device is the same as that of the first embodiment.

【0064】(第3実施形態)本発明の第3の実施形態
のガスノズル9の構造を図6を用いて説明する。図6は
ガスノズル9のチャンバ3への取り付け構造を示す断面
図である。図6において、この第3の実施形態では、下
チャンバ3を3−A、3−Bの上下に2分割して、下チ
ャンバ3−Aの全周に亘ってガス溝37を設けて、この
ガス溝37にガス供給管33が接続してある。下チャン
バ3−Aと3−Bとは、下チャンバ3−Bのオーリング
溝36にオーリング35を挿入して複数本のボルト34
で組み立てられている。
(Third Embodiment) The structure of a gas nozzle 9 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a sectional view showing a structure for attaching the gas nozzle 9 to the chamber 3. In FIG. 6, in the third embodiment, the lower chamber 3 is divided into upper and lower parts 3-A and 3-B, and a gas groove 37 is provided over the entire circumference of the lower chamber 3-A. The gas supply pipe 33 is connected to the gas groove 37. The lower chambers 3-A and 3-B are provided with a plurality of bolts 34 by inserting an O-ring 35 into an O-ring groove 36 of the lower chamber 3-B.
Assembled with

【0065】下チャンバ3−Aにはガス溝37に貫通す
る様にネジ穴38が設けてある。このネジ穴38を用い
て例えばAl23製の内管32が下チャンバ3−Aに取
り付けられている。更に、その内管32の外径よりも内
径の大きいAlやAlN等の熱伝導の良い外管(被覆
管)31がネジ穴39を用いて下チャンバ3−Aに取り
つけてある。
A screw hole 38 is provided in the lower chamber 3-A so as to penetrate the gas groove 37. The inner tube 32 made of, for example, Al 2 O 3 is attached to the lower chamber 3-A using the screw holes 38. Further, an outer tube (cladding tube) 31 having good heat conductivity, such as Al or AlN, having an inner diameter larger than the outer diameter of the inner tube 32 is attached to the lower chamber 3-A using a screw hole 39.

【0066】この構造で、ガスノズル9のガス導入管3
3からArとSiH4の混合ガスをマスフローコントロ
ーラを用いて所望量反応室1内に導入して成膜する。成
膜中は、ガスノズル9の外管31の外表面に多量のイオ
ンが衝突するために、外管31の温度が上昇する。
With this structure, the gas introduction pipe 3 of the gas nozzle 9
From step 3, a desired amount of a mixed gas of Ar and SiH 4 is introduced into the reaction chamber 1 using a mass flow controller to form a film. During film formation, a large amount of ions collide with the outer surface of the outer tube 31 of the gas nozzle 9, so that the temperature of the outer tube 31 increases.

【0067】しかし、本発明の第3の実施形態では、外
管31の材質が熱伝導の良いAlやAlN等で、かつ、
外管31がアルミ製の下チャンバ3−Aにネジ止めして
ある。そのため、外管31の熱は下チャンバ3−Aに逃
げ易くなる。
However, in the third embodiment of the present invention, the material of the outer tube 31 is Al or AlN having good heat conductivity, and
The outer tube 31 is screwed to the lower chamber 3-A made of aluminum. Therefore, the heat of the outer tube 31 easily escapes to the lower chamber 3-A.

【0068】また、内管32と外管31との間隙部の圧
力は、反応室1内の圧力に近い数Pa程度になるため、
熱伝導による内管32の温度上昇が少なくなる。
The pressure in the gap between the inner tube 32 and the outer tube 31 is about several Pa, which is close to the pressure in the reaction chamber 1.
The temperature rise of the inner tube 32 due to heat conduction is reduced.

【0069】その結果、内管32内を流れるSiH4
温度上昇が少なくなるため、熱分解反応による反応副生
成物が内管32の内壁面に堆積しなくなるので、異物発
生の少ないガス供給ノズル及びそれを用いたプラズマC
VD装置を実現出来るという効果がある。
As a result, the temperature rise of the SiH 4 flowing in the inner tube 32 is reduced, and the reaction by-products due to the thermal decomposition reaction do not deposit on the inner wall surface of the inner tube 32. And plasma C using the same
There is an effect that a VD device can be realized.

【0070】このガスノズル9を用いたプラズマCVD
装置での成膜方法、プリコート方法、全体の処理の流れ
は第1の実施形態と同様である。つまり、プラズマCV
D装置の構成は、第1の実施形態と同様である。
Plasma CVD using this gas nozzle 9
The film forming method, pre-coating method, and overall processing flow in the apparatus are the same as those in the first embodiment. That is, the plasma CV
The configuration of the D device is the same as in the first embodiment.

【0071】(第4実施形態)本発明の第4実施形態の
ガスノズル9の構造を図7を用いて説明する。図7はガ
スノズル9のチャンバ3への取り付け構造を示す断面図
である。図7において、この第4の実施形態のガスノズ
ル9の基本構造は、第3の実施形態のガスノズル9と同
じである。第3の実施形態と第4の実施形態との相違箇
所は、第4の実施形態のガスノズル9には、内管40の
ガス出口部に絞りが設けてあることである。
(Fourth Embodiment) The structure of a gas nozzle 9 according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a sectional view showing a structure for attaching the gas nozzle 9 to the chamber 3. In FIG. 7, the basic structure of the gas nozzle 9 of the fourth embodiment is the same as that of the gas nozzle 9 of the third embodiment. The difference between the third embodiment and the fourth embodiment is that the gas nozzle 9 of the fourth embodiment is provided with a throttle at the gas outlet of the inner tube 40.

【0072】この構造で、ガスノズル9のガス導入管3
3からArとSiH4の混合ガスをマスフローコントロ
ーラを用いて所望量反応室1内に導入して成膜する。成
膜中は、ガスノズル9の外管31の外表面に多量のイオ
ンが衝突するために、外管31の温度が上昇する。
With this structure, the gas inlet pipe 3 of the gas nozzle 9
From step 3, a desired amount of a mixed gas of Ar and SiH 4 is introduced into the reaction chamber 1 using a mass flow controller to form a film. During film formation, a large amount of ions collide with the outer surface of the outer tube 31 of the gas nozzle 9, so that the temperature of the outer tube 31 increases.

【0073】しかし、本発明の第4の実施形態では、外
管31の材質が熱伝導の良いAlやAlN等で、かつ、
外管31がアルミ製の下チャンバ3−Aにネジ止めして
ある。そのため、外管31の熱は下チャンバ3−Aに逃
げ易くなる。
However, in the fourth embodiment of the present invention, the material of the outer tube 31 is Al or AlN having good heat conductivity, and
The outer tube 31 is screwed to the lower chamber 3-A made of aluminum. Therefore, the heat of the outer tube 31 easily escapes to the lower chamber 3-A.

【0074】また、内管40と外管31の間隙部の圧力
は、反応室1内の圧力に近い数Pa程度になるため、熱
伝導による内管32の温度上昇が少なくなる。その結
果、内管32内を流れるSiH4の温度上昇が少なくな
るため、熱分解反応による反応副生成物が内管32の内
壁面に堆積しなくなる。
Since the pressure in the gap between the inner tube 40 and the outer tube 31 is about several Pa which is close to the pressure in the reaction chamber 1, the temperature rise of the inner tube 32 due to heat conduction is reduced. As a result, the temperature rise of SiH 4 flowing in the inner tube 32 is reduced, so that reaction by-products due to the thermal decomposition reaction do not accumulate on the inner wall surface of the inner tube 32.

【0075】さらに、内管40のガス出口には絞りが設
けてあるために、ガス出口の流速が早くなり、ガス出口
部における反応が抑制される。
Further, since the gas outlet of the inner pipe 40 is provided with a throttle, the flow velocity of the gas outlet is increased, and the reaction at the gas outlet is suppressed.

【0076】これらの事により、異物発生の少ないガス
供給ノズル及びそれを用いたプラズマCVD装置を実現
出来るという効果がある。
[0086] These effects have the effect of realizing a gas supply nozzle with less generation of foreign matter and a plasma CVD apparatus using the same.

【0077】このガスノズル9を用いたプラズマCVD
装置での成膜方法、プリコート方法、全体の処理の流れ
は第1実施形態と同様である。つまり、プラズマCVD
装置の構成は、第1の実施形態と同様である。
Plasma CVD using this gas nozzle 9
The film forming method, pre-coating method, and overall processing flow in the apparatus are the same as in the first embodiment. That is, plasma CVD
The configuration of the device is the same as that of the first embodiment.

【0078】なお、上述した実施形態によるガスノズル
を用いたプラズマCVD装置を用いて、プラズマ処理可
能な半導体素子としては、ゲート電極配線のポリシリコ
ン膜、リンドープポリシリコン膜、層間絶縁のための酸
化膜あるいはリンガラス膜、キャパシタ絶縁のためのS
34膜のうち、少なくとも一つの膜を備えた半導体素
子が挙げられる。
The semiconductor device which can be plasma-processed by using the plasma CVD apparatus using the gas nozzle according to the above-described embodiment includes a polysilicon film for a gate electrode wiring, a phosphorus-doped polysilicon film, and an oxide film for interlayer insulation. Film or phosphor glass film, S for capacitor insulation
A semiconductor element provided with at least one film among the i 3 N 4 films is given.

【0079】[0079]

【発明の効果】本発明によれば、成膜用のガスノズルを
内管と外管とからなる二重管構造とし、内管により、成
膜用のガスを導入するように構成したので、反応室内に
原料ガスを導入するためのガスノズル内壁面の熱分解反
応による反応副生成物の堆積を減らして成膜中のガスノ
ズル内壁面からの異物発生を防止できるガス供給ノズル
及びそれを用いた稼働率の高いプラズマCVD装置を実
現することができるという効果がある。
According to the present invention, the gas nozzle for film formation has a double pipe structure composed of an inner pipe and an outer pipe, and the gas for film formation is introduced by the inner pipe. A gas supply nozzle capable of reducing the accumulation of reaction by-products due to a thermal decomposition reaction on the inner surface of a gas nozzle for introducing a raw material gas into a room and preventing the generation of foreign substances from the inner surface of the gas nozzle during film formation, and an operation rate using the gas supply nozzle Therefore, there is an effect that a plasma CVD apparatus having a high density can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は本発明の第1の実施形態のプラズマCV
D装置の成膜プロセス時の反応室側断面図である。
FIG. 1 shows a plasma CV according to a first embodiment of the present invention.
It is a reaction chamber side sectional view at the time of the film-forming process of D device.

【図2】図2は本発明の第1の実施形態のプラズマCV
D装置の処理の流れを示す説明図である。
FIG. 2 is a plasma CV according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a flow of processing of the D device.

【図3】図3は第1の実施形態のプラズマCVD装置の
クリーニング時の反応室側断面図である。
FIG. 3 is a sectional view on the reaction chamber side during cleaning of the plasma CVD apparatus of the first embodiment.

【図4】図4は第1の実施形態のガスノズル部の詳細構
造図である。
FIG. 4 is a detailed structural view of a gas nozzle unit according to the first embodiment.

【図5】図5は第2の実施形態のガスノズル部の詳細構
造図である。
FIG. 5 is a detailed structural view of a gas nozzle unit according to a second embodiment.

【図6】図6は第3の実施形態のガスノズル部の詳細構
造図である。
FIG. 6 is a detailed structural view of a gas nozzle unit according to a third embodiment.

【図7】図7は第4の実施形態のガスノズル部の詳細構
造図である。
FIG. 7 is a detailed structural view of a gas nozzle unit according to a fourth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 反応室 2 上チャンバ 3 下チャンバ 3-A、3-B 下チャンバ 4 ガスノズル 5 μ波導入窓 6 絶縁材 7 マッチングボックス 8、17 RF電源 9 ガス供給ノズル 10 ターボ分子ポンプ 11 粗引きポンプ 12 ガス処理装置 13 ウエハ 14 静電吸着装置 15 基板電極 16 マッチングボックス 18 導波管 19 μ波発振器 20 永久磁石 21 μ波電源 22 カバーウエハ 23、31 外管 24、35 オーリング 25、36 オーリング溝 26 プレート 27、34 ボルト 28 ガス導入管 29、33 ガス導入管 30、32 内管 40 内管 37 ガス溝 38、39 ネジ穴 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reaction chamber 2 Upper chamber 3 Lower chamber 3-A, 3-B Lower chamber 4 Gas nozzle 5 Microwave introduction window 6 Insulation material 7 Matching box 8, 17 RF power supply 9 Gas supply nozzle 10 Turbo molecular pump 11 Roughing pump 12 Gas Processing device 13 Wafer 14 Electrostatic attraction device 15 Substrate electrode 16 Matching box 18 Waveguide 19 Microwave oscillator 20 Permanent magnet 21 Microwave power supply 22 Cover wafer 23, 31 Outer tube 24, 35 O-ring 25, 36 O-ring groove 26 Plate 27, 34 Bolt 28 Gas inlet tube 29, 33 Gas inlet tube 30, 32 Inner tube 40 Inner tube 37 Gas groove 38, 39 Screw hole

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蜂谷 昌幸 茨城県日立市国分町一丁目1番1号 株式 会社日立製作所国分事業所内 (72)発明者 大山 勝美 茨城県日立市国分町一丁目1番1号 株式 会社日立製作所国分事業所内 Fターム(参考) 4K030 AA06 AA16 BA29 BA40 BA42 BA44 BA61 DA06 EA05 FA01 FA02 KA46 LA15 5F045 AA08 AA09 AB03 AB32 AB33 AB35 AC01 AC11 AC16 AC17 DP04 EF01 EF11 EH13 EH17 EJ10  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masayuki Hachiya 1-1-1, Kokubuncho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Kokubu Works, Hitachi, Ltd. (72) Katsumi Oyama 1-1-1, Kokubuncho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No. 1 F-term in Kokubu Office of Hitachi, Ltd. (reference) 4K030 AA06 AA16 BA29 BA40 BA42 BA44 BA61 DA06 EA05 FA01 FA02 KA46 LA15 5F045 AA08 AA09 AB03 AB32 AB33 AB35 AC01 AC11 AC16 AC17 DP04 EF01 EF11 EH13 EH17EJ10

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】反応室内にガスを導入して、マイクロ波プ
ラズマ及びRFプラズマを発生させ、基板電極に設置し
たウエハなどに薄膜を成膜するプラズマCVD装置にお
いて、 筒状の内管と外管とから成る2重管構造のガス供給ノズ
ルから反応室内に成膜ガスを導入するようにしたことを
特徴とするプラズマCVD装置。
1. A plasma CVD apparatus for generating a microwave plasma and an RF plasma by introducing a gas into a reaction chamber to form a thin film on a wafer or the like installed on a substrate electrode. A plasma CVD apparatus characterized in that a film forming gas is introduced into a reaction chamber from a gas supply nozzle having a double pipe structure comprising:
【請求項2】請求項1記載のプラズマCVD装置におい
て、2重管構造のガス供給ノズルの内管に上記成膜ガス
のうち、反応性ガスを流し、外管に上記反応性ガス以外
のその他の成膜ガスを流すことを特徴とするプラズマC
VD装置。
2. The plasma CVD apparatus according to claim 1, wherein a reactive gas of the film forming gas flows through the inner pipe of the gas supply nozzle having a double pipe structure, and the other gas other than the reactive gas flows into the outer pipe. Plasma C characterized by flowing a film forming gas of
VD device.
【請求項3】請求項2記載のプラズマCVD装置におい
て、2重管構造のガス供給ノズルの外管のガス流出口よ
りも内管のガス流出口が凹んでいることを特徴とするプ
ラズマCVD装置。
3. The plasma CVD apparatus according to claim 2, wherein the gas outlet of the inner tube is recessed from the gas outlet of the outer tube of the gas supply nozzle having a double tube structure. .
【請求項4】反応室内にガスを導入して、マイクロ波プ
ラズマ及びRFプラズマを発生させ、基板電極に設置し
たウエハなどに薄膜を成膜するプラズマCVD装置のガ
ス供給ノズルにおいて、 管状ノズルの外側に微小隙間を形成する様に被覆管を被
せると共に熱が逃げ易いように反応室壁面と接続したこ
とを特徴とするプラズマCVD装置のガス供給ノズル。
4. A gas supply nozzle of a plasma CVD apparatus for generating a microwave plasma and an RF plasma by introducing a gas into a reaction chamber to form a thin film on a wafer or the like provided on a substrate electrode. A gas supply nozzle for a plasma CVD apparatus, wherein the gas supply nozzle is covered with a coating tube so as to form a minute gap and is connected to a reaction chamber wall so that heat can easily escape.
【請求項5】請求項4記載のプラズマCVD装置のガス
供給ノズルにおいて、上記被覆管は、Al、AlN等の
熱伝導率の高い材質の被覆管であることを特徴とするプ
ラズマCVD装置のガス供給ノズル。
5. The gas supply nozzle of a plasma CVD apparatus according to claim 4, wherein said cladding tube is a cladding tube made of a material having a high thermal conductivity such as Al or AlN. Feed nozzle.
【請求項6】請求項4、5のうちのいずれか一項記載の
ガス供給ノズルにおいて、管状ノズルのガス出口側に絞
りを設けたことを特徴とするプラズマCVD装置のガス
供給ノズル。
6. The gas supply nozzle according to claim 4, wherein a throttle is provided on the gas outlet side of the tubular nozzle.
【請求項7】ゲート電極配線のポリシリコン膜、リンド
ープポリシリコン膜、層間絶縁のための酸化膜やリンガ
ラス膜、キャパシタ絶縁用のSi34膜のうち少なくと
も一つの膜を備えた半導体素子において、 上記膜の少なくとも一つが、請求項1から3のうちのい
ずれか一項記載のプラズマCVD装置を用いて成膜され
た事を特徴とする半導体素子。
7. A semiconductor having at least one of a polysilicon film for a gate electrode wiring, a phosphorus-doped polysilicon film, an oxide film or a phosphorus glass film for interlayer insulation, and a Si 3 N 4 film for capacitor insulation. A semiconductor device, wherein at least one of the films is formed using the plasma CVD apparatus according to any one of claims 1 to 3.
【請求項8】反応室内にガスを導入して、マイクロ波プ
ラズマ及びRFプラズマを発生させ、基板電極に設置し
たウエハなどに薄膜を成膜するプラズマCVD装置のガ
ス供給ノズルにおいて、 筒状の内管と外管とから成る2重管構造を有することを
特徴とするプラズマCVD装置のガス供給ノズル。
8. A gas supply nozzle of a plasma CVD apparatus for introducing a gas into a reaction chamber to generate microwave plasma and RF plasma to form a thin film on a wafer or the like provided on a substrate electrode. A gas supply nozzle for a plasma CVD apparatus, having a double tube structure comprising a tube and an outer tube.
【請求項9】請求項8記載のプラズマCVD装置のガス
供給ノズルにおいて、2重管構造のガスノズルの外管の
ガス流出口よりも内管のガス流出口が凹んでいることを
特徴とするプラズマCVD装置のガス供給ノズル。
9. A gas supply nozzle for a plasma CVD apparatus according to claim 8, wherein the gas outlet of the inner tube is recessed from the gas outlet of the outer tube of the gas nozzle having the double tube structure. Gas supply nozzle for CVD equipment.
【請求項10】請求項1、2、3のうちのいずれか一項
記載のプラズマCVD装置において、上記ガス供給ノズ
ルの材質は、Al23であることを特徴とするプラズマ
CVD装置。
10. The plasma CVD apparatus according to claim 1, wherein the material of the gas supply nozzle is Al 2 O 3 .
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